准晶格的推导与准晶体的微粒分数维结构模型

五次对称和准晶态的发现(Shechtmen,1984)不仅是结晶学的新阶段,对包括地质学在内的整个自然科学将产生深远影响(彭志忠,1985)。在准晶体结构中,配位二十面体作长程定向有序,但无平移有序。作者(1985)探讨了准晶体的构筑原理,认为,在准晶体的结构中两个原理在起作用,即二十面体原理和黄金中值原理。     

正多面体的结晶学分类及等大正二十面体共角顶连接的准晶结构模型

本文将正四面体、正八面体、正六面体归为结晶类,将正二十面体、正十二面体归为准晶类。大小相近的原子倾向于形成正二十面体配位;再将正二十面体看成球体,那末符合m35对称的理想堆垛方式是以等大正二十面体共角顶连接,形成大一级的正二十面体。继续按照这一规律连接将不断形成更大一级的正二十面体,从而获得理想准晶结构模型。此模型很好地解释了Al—Mn准晶体的高分辨结构图及Penrose拼图与准晶体的高分辨结构图的密切关系。     

纳米微粒多重分数维准晶结构模型: 一种新型的金属纳米材料

描述了准晶结构研究状况, 提出了具有5次对称性的准晶结构模型, 包括正二十面体与正十二面体共轭生成的准晶结构模型和Al-Cu-Li共轭生成的大块准晶结构模型; 讨论了二维准晶的基本特征、二维准晶胞选取, 提出了具有8、10、12次对称性的二维准晶结构模型; 探讨了纳米微粒多重分数维结构模型, 分别给出了多重分数维表征值.      

CP准晶结构模型及其Hausdorff维数

1987年10月,在潘兆橹教授的指导下,陈敏中同志提出了新的准晶结构模型,即“等大正二十面体共角顶连结的准晶结构模型”,简称CP模型.CP模型是一理想的AI-Mn准晶结构模型,其基本设计思想是:①大小相近的原子,一个锰原子,十二个铝原子,最理想聚合方式是二十面体配位(a_0).②以a_0二十面体“球”作结构单元,最理想的聚合方式是十三个a_0二十面体共用顶形成大一级a_1二十面体单元.③以     

准晶体分数维结构的发现及其在自然观方面的意义

在研究五次对称和准晶体时发现,晶体是在原子分布方面具有“分数维”结构的物质,这在科学上是首次发现。通过这一研究,把作为现代晶体学起点的有关准晶体的科学与作为数学新分支的“分数维”学联系起来了,产生了一些新思想和新概念。这些概念在研究物质结构上将具有普遍意义。     

应用激光诱导离解光谱自由定标法测定黄金首饰成分初探

利用激光诱导离解光谱自由定标法对一系列高纯度黄金样品进行定量分析与研究,初步证明了将此方法应用于黄金首饰成分测定的可行性。采用波长1 064nm的Nd∶YAG脉冲激光器激发黄金样品,波长范围为200～760nm的4CCD光纤光谱仪采集发射光谱,对Au元素质量分数范围为85.0%～99.6%的6件黄金标准样品进行激光诱导离解光谱测试。对所得黄金样品光谱中的Au,Cu,Ag三种元素分别选择合适的原子（离子）谱线代入自由定标法模型,通过所得参数拟合得到了所有元素原子（离子）的二维波尔兹曼平面曲线,并以此为基础进行元素的质量分数计算。激光诱导离解光谱自由定标法定量分析黄金样品中Au元素的质量分数与标准值的相对误差〈3%。     

三角十六面体的几何参数与八次对称准晶体

1987年8月王宁等报道具有八次对称轴准晶的高分辨图象,呈现出正八边形相嵌的图案。本文认为从配位多面体理论上对八次对称存在的可能性加以研究是有必要的,为此提出了具有十次配位的等腰三角十六面体和一系列带帽反棱柱,精确地求出了这些十六面体的顶点间的夹角、棱长和晶面法线与四次轴间的夹角等几何参数,作为应用对于Cr—V—Ni—Si八次对称准晶,设Ni原子（简称原子A）位于多面体中心,而V,Cr,Si原子（简称原子B）位于顶点上,原子A和B之半径分别为1.24（?）和1.32（?）,间隙0≤（?）（?）≤0.6（?）.则:（1）若原子A和B按等腰三角十六面体配位且A,B的键长为（2.56+δ）（?）,则原子B间的键长为1.08（2.56+δ）（?）或1.29（2.56+δ）（?）;（2）若原子A和B按带帽反棱柱配位且呈“紧密堆积”,则原子A和B之间的键长为（2.56+δ）（?）或（2.56+δ）(0.511+（0.261+[0.08/（2.56+δ）]n）1/2（?）     

火成岩中的自组织矿物结构：分形方法

在远离平衡条件下形成的许多不规则的形态和结构已经成为最近科学研究的课题,它们在本质上是分形的。分形结构是无标志的自相似的。从统计学观点看,在较大的尺度变化范围内,它们似乎是相同的。在非平衡务件下生长的硅酸盐矿物晶体通常有一个由相似枝状部分系统构成的外形形态。它们在宏观上具有分形和自相似的特性。密度一密度相关函数所投影出的斜率是测量分数维的一种方法。投点所示一些非平衡晶体具有从分形到密度恒定外形形态的变化。非平衡结构的生长可以依据扩散有限集合(DLA)规则系统来描述。这是一种模拟在硅酸盐液体中扩散粒子发生布朗运动的随机模型。这个模型是合适的,因为众所周知非平衡晶体在液相线之下,当原子活动性减小时,晶体能较好地生长。模拟结果与天然生长的晶体极为类似,甚至在重量意义上也与之非常相似。扩散微粒不可能在哪里都成长,只在枝状梢部附近生长,因此枝状生长是一种富反馈。     

岩浆变质作用和地幔的演化

象矿物和岩石一样,岩浆处于地球纵深部位时要遭受变质作用。一系列证据表明,在地球的深处硅酸盐熔融体的结构和性质发生戏剧性的变化。当压力分别在0～50Gpa和5～15GPa范围内增加时,Si和Al的配位由四次配位增加到六次配位。配位改变的大多数证据来自于用高压振动光谱和X射线技术对硅酸盐和模拟火山玻璃所做的现场研究。硅酸盐熔融体的压力测量分析以及在淬火到周围条件下的高压液体的研究,结合计算机模拟证明原子堆垛结构的改变与岩浆变质作用一致。统计的力学模型也     

含八次及十二次对称轴的准晶体的点群与单形

本文研究了含八次对称轴的准晶体的点群和单形及其一维准晶格的描述问题。一维准晶格可用一个新的序列来描述,该序列的前10个数为1,1,2,5,12,29,70,169,408,985,序列的前五个步序中准周期的排列为a,b,ab,babab,babababbabab。推导了八次对称准晶体的点群为8,8m,82,8/m,8/mmm,2m,单形为八方柱,复八方柱,八方单锥,复八方单锥,八方双锥,复八方双锥,八方偏三角面体,复八方偏三角面体,八方偏方面体。并推导了含十二次对称的七种点群及九种单形。     

软土固结过程中的微结构变化特征

从粘性土体结构系统观点出发 ,建立了土体结构形态概念模型 ,即土体微结构形态由颗粒形态、颗粒排列方式、孔隙性和颗粒接触关系 4种结构要素定性描述 ,这 4种结构要素分别由颗粒大小、颗粒形状、颗粒定向性等 9种结构参数定量刻划。根据土体具有的非线性特征 ,运用分形几何理论提出了粒度分维、颗粒定向分维等 7项定量表征土体微结构状态的分维指标。在此基础上 ,以厦门软土为例开展了软土固结过程中的微结构变化规律研究 ,发现固结过程中软土微结构要素调整变化具有明显的阶段性 ,前期为剧烈调整阶段 ,后期为缓慢变化阶段 ,整体表现为分维指标下降的趋势 ,从而为软土结构力学模型的建立奠定了基础。     

龙马溪组页岩三维缝网重构及分形分析

传统上研究含气页岩宏观缝网特征的方法多是基于小样品开展,通过观察小样品的裂缝展布特征来了解页岩的裂缝发育的宏观特性。但是这类方法因尺度过小,缺乏代表性,不能获取连续面上的裂缝特征,难以分析裂缝发育和地应力方向之间的关系。为获取更详细的大尺度含气页岩的宏观裂缝特征,本文从重庆市涪陵地区石柱县采样获取2m×3m×0.7m完整大尺度岩块,并采用有序标号切割来获取30cm3规格岩样,在此基础上提取小岩样的表面裂缝并按照大尺度岩样切割的相对顺序构建三维裂缝网络。分析观测大尺度的三维裂缝网络可以发现,含气页岩的裂缝分布具有明显的规律性:水平主应力方向上的裂缝发育度普遍高于最小水平主应力方向;垂直方向上的裂缝与最小水平主应力的夹角为-62°。分维研究表明所有不同面上的裂缝均符合分维特性,说明小尺度裂缝特征和大尺度裂缝特征具有相似的规律性。此外,研究还表明最大水平主应力上的裂缝密度和分形维数最大,缝网结构最为复杂,最小水平主应力方向缝网结构次之,垂直主应力方向的裂缝结构最为简单;水平应力方向上主要以层理裂缝为主,垂直方向上以剪切缝为主,且与最小水平主应力的夹角为-62°。在掌握宏观裂缝分布特征基础上,研究可为页岩显微观测实验提供相应的理论依据。     

北天山山前乌鲁木齐—乌苏地区的构造变形特征

北天山山前乌鲁木齐—乌苏地区的构造变形,是在挤压兼左行剪切作用下形成的.根据皱皱构造的排列组合、地层组成、变形强度及构造线等特征,将本区划分为五个构造带,分属于两个构造系.其中小渠子构造带的成因与博格达山活动相关,属于另一个构造系.其四余个构造带组成独立的玛纳斯构造系,叠加在燕山期构造之上.     

真实自回避行走中晶体生长界面结构的分形行为

晶体生长过程实际上就是生长基元从周围环境中不断地通过界面而进入晶格座位的过程。一般认为,研究生长基元以何种方式以及如何通过界面进入晶格座位是晶体生长界面结构研究中的关键。在生长基元以分子或者原子的微粒子形式在生长环境中进行无规游走的前提下,本文运用真实自回避行走(TSAW)模型,通过重整化群思想来研究晶体生长界面结构的分形行为。研究发现:晶体生长界面结构的分形行为与生长基元的游走路径形态密切相关,并且在理想状况下真实自回避行走与标准Koch曲线的分形维极为接近。     

基于分形理论的遥感蚀变信息和构造分析研究：以黑龙江多宝山地区为例

矿化蚀变信息提取和构造解译对于成矿预测具有重要意义,分形理论在遥感地质领域可用于揭示隐藏于复杂地形地物信息的精细结构,为遥感矿化蚀变信息提取和解译地质构造的定量分析提供理论基础和新方法。利用Landsat-8 OLI影像与相关的地质资料,基于分形理论研究黑龙江多宝山地区的蚀变信息与构造分形特征。采用“去干扰+波段比值+主成分分析+分形阈值分割”方法对蚀变异常信息进行提取,利用分形理论的盒维数法分别得到线性构造与蚀变信息分维等值线图,分析其空间展布及分形特征;并将构造和蚀变信息叠加与构造、蚀变分维高值区进行对比,同时与成矿地质背景进行比较。结果表明,遥感蚀变分维高值区与蚀变信息密集区一致,构造分形结果与成矿构造空间展布情况一致,叠加信息兼并了两者的优势信息,排除干扰缩小勘查范围,更为有效地突出了成矿有利部位。本文研究尝试了遥感蚀变异常与构造信息叠加的分形特征分析方法,不但可增加遥感信息利用度与精准性,同时分析结果反映其与实际成矿地质背景和勘查成果更加符合,可作为遥感信息综合找矿预测的一种新理论和新方法,也为研究区下一步勘查工作提供理论依据和找矿方向。     

Scaling behaviour of vertical magnetic susceptibility and its fractal characterization: an example from the German continental deep drilling project (KTB)

The variations of rock magnetism reflect the geological inhomogeneities of the earth's crust, i.e. its petrological-mineralogical and structural organization. The present state of the crust bears meaningful information of its past dynamic processes and evolution. We analysed magnetic susceptibility data series from the boreholes of the German Continental Deep Drilling Project (KTB). By means of spectral and rescaled-range (R/S) analyses we could detect a scaling behaviour of magnetic data series and quantify it in fractal terms. In particular, the R/S method yields more precise results than the Fourier analysis and leads to Hurst coefficients H > 0.5, which means that the magnetic variations exhibit some persistence with depth. Because of the relation between rock magnetism and crustal features, we suggest that the magnetic vertical inhomogeneities in the KTB area can be described by a self-affine model with H 0.8, corresponding to a fractal dimension D 1.2.